VERVANG DIT VLAK DOOR EEN AFBEELDING VAN JE PROJECT
KRONOS 820 BEHUIZING ONTWERP PLASMASNIJTAFEL
PROJECT AANGEBODEN DOOR
WANNES VAN ISACKER VOOR HET BEHALEN VAN DE GRAAD VAN BACHELOR IN MULTIMEDIA EN COMMUNICATIE TECHNOLOGIE AFSTUDEERRICHTING
INDUSTRIEEL PRODUCTONTWERPEN HOWEST | ACADEMIEJAAR 2010-2011
Inhoudstafel Dankwoord
5
Samenvatting
7
Inleiding
8
Opdracht
Bedrijf
Planning
Onderzoek & Idee generatie
10
Concurrentie Eisenpakket
Vorm ontwerpen
Ideeën uitwerken
16
Concreet
Uitwerking Concept
Cad Prototyping
26
Productie
Beperkingen & revisie
Prototype Besluit
Wat anders
Ideal final result vs. realiteit
Bijlagen
32
37
5
Dankwoord
Bedankt Bij het beëindigen van mijn studies wil ik graag een dankwoord richten aan iedereen die op één of andere manier heeft bijgedragen aan de realisatie van dit eindwerk. Hierbij denk ik in eerste plaats aan mijn stagebegeleiders: Dieter Hoornaert van Cerdi voor het aanreiken van de opdracht en het doorgeven van kennis op transparante wijze; Heino Labeeuw van Howest voor het bekritiseren en controleren van mijn eindwerk. Ook wil ik Gunther Declerck van Cerdi bedanken voor het helpen nemen van beslissingen en nieuwe perspectieven te openen. Ook Geert, arbeider bij Cerdi kan niet ontbreken voor een groot deel van de praktische kant van mijn eindwerk.
Verder wil ik ook de firma’s Neyrinck & Beluma bedanken voor het toereiken van hun kennis en werkplaats. Tenslotte gaat mijn grootste dank uit naar mijn ouders voor de onafgebroken financiële en morele steun bij het doorlopen van mijn studies.
7
Dankwoord
Kort Wat Ontwerp van behuizing voor plasmasnijtafel Wie Cerci Izegem - IPO Howest Specifiek Modulair Montage - Demontage Esthetiek
9
Inleiding
Inleiding
Opdracht Opdracht Na overleg tussen het Izegemse bedrijf Cerdi en mijzelf, is Howest uiteindelijk akkoord gegaan om een eindstage project te aanvaarden. v Eerder heeft reeds Brecht Van Kerrebroeck een gelijkaardige eindstage project doorgaan bij Cerdi, hij was echter meer betrokken bij het ontwerp van de machine op zich dan specifiek de behuizing. Cerdi Cerdi, de enige overgebleven Belgisch constructeur van lasapparatuur, die alle toestellen nog zelf ontwikkelt en produceert, bouwt al jaren manuele las – en snijapparatuur. Er worden ook elektronische
voedingen ontwikkeld onder de naam Dimex. Het is opgericht in 1946 met als doel het ontwerpen van kwaliteitsmachines. Het bedrijf heeft 2 vestigingen. De Belgische afdeling, gelegen in Izegem, staat in voor prototypen, herstellingen en afwerking van de producten. Hier is ook de administratie gevestigd. De Poolse afdeling, gesitueerd tussen Krakau en Warshau verzorgt de productie van basisproducten. Als klein bedrijf moet Cerdi opboksen tegen de grote internationale firma’s. Hun producten zijn voortgevloeid uit een formule van eenvoud en stevigheid die voldoen aan hoge kwaliteitsnormen. Hierdoor staan ze bekend als producent van kwaliteitsvolle machines.
Planning Februari: Planning opmaken, Observeren, Onderzoek, Moodboard Maart: Vormgeneratie, Vormselectie, Verbindingtechnieken
Week 1 Technische uitwerking & mockups Week 2 Technische uitwerking & mockups Week 3 Technische uitwerking & mockups Week 4 Leveranciers contacteren & Prototypen Week 5Leveranciers contacteren & Prototypen Week 6 Leveranciers contacteren & Prototypen Week 7 Leveranciers contacteren & Prototypen Week 8 Thesis schrijven Week 9 Presentatie opmaken & opbouw EXPO
BELGIUM
10
Weldingtogether
11
Onderzoek
Onderzoek
Concurrentie Het meest opvallende is dat de concurrentie geen moeite doet om zich te veronderscheiden van de rest door een behuizing aan de machine te monteren. Alle componenten zijn rechtstreeks zichtbaar en bereikbaar. Deze machines zijn louter functioneel opgebouwd en zijn visueel niet aantrekkelijk.
12
De voordelen aan deze machines is dat bij onderhoudswerken, men weinig hoeft te demonteren om aan eventueel defecte componenten te kunnen. De nadelen zijn dat eventuele verontreinigingen zich kunnen opstapelen op de componenten waardoor hun levensduur beperkt wordt. Ook kan de machine aantrekkelijker gemaakt worden met een toegevoegde behuizing.
Eisenpakket Montage De primaire eis is dat montage en demontage niet veel tijd mag innemen. Bijkomstig hierbij is dat het interessant zou zijn mocht dit met zo weinig mogelijk onderdelen gebeuren. Modulair Het is belangrijk dat behuizing modulair opgebouwd is zodanig bij verschillende afmetingen van machines steeds dezelfde onderdelen gebruikt kunnen worden.
Esthetiek Vormelijk aantrekkelijk model van behuizing, de machine mag niet lomp en zwaar uitvallen. De vorm moet ook een vertrouwen uitstralen. In essentie moet de vorm de kwaliteit van de machine weergeven. Technisch De behuizing moet ook voldoende sterkte hebben op intelligente wijze zonder de esthetiek in het gedrang te brengen.
13
Ideegeneratie
Ideegeneratie
Vormgeneratie Door met enkele gecurvde vormen te experimenteren ben ik op zoek gegaan naar een ontwerp waarbij de vorm toch te produceren valt. Na de eerste voorstellen gedaan te hebben werd ik er op gewezen dat het rollen van plaatwerk slechts mogelijk is vanaf een radius van 200mm. Dus een groot deel van de ontwerpen konden snel opzij gezet worden.
14
Praktisch werden ook van begin af aan enkele nadelen besproken van horizontale vlakken. Horizontale vlakken lenen zich er toe om dingen op te plaatsen waardoor de beweging van de brug een gevaar kan
worden. Horizontale vlakken in de behuizing van het frame moeten dus ook zoveel mogelijk vermeden worden.
Ook zijn complex gecurvde vormen niet te produceren zonder extravagante prijzen te riskeren. Dubbelgecurvde vlakken zijn dus zeker niet van toepassing. Heel wat toffe ideeën blijken al even snel waardeloos als dat ze bedacht waren.
15
Ideegeneratie
De vormen ontworpen voor de plasmakop hebben allen geen voorvlak, dit omdat de plasmatoorts dan makkelijker bereikbaar zou zijn voor onderhoudswerken. Ook omdat het ingenomen volume om de toorts in te werken zeer groot is wegens de hoogteregeling van de toorts. Na bespreking met Cerdi zijn we toch tot de con-
clusie gekomen dat het beter zou zijn om de hoogteregeling in te werken, dit hoofdzakelijk omdat dan alle componenten ingewerkt zitten en zo minder onderhevig zijn aan vuil. Ook zo kan Cerdi zich veronderscheiden van de concurrentie.
17
Concretiseren
Concretiseren
Keuze Functie Na bespreking is gekozen om de vormgeving van Brecht te blijven volgen mits enkele subtiele aanpassingen om het ontwerp lichter te laten lijken. ook
18
Uitwerking de inbouwbreedte moet dunner kunnen. Er waren ook qua sterkte nog enkele grote problemen aan de Kronos zijn behuizing van toen. De eerste uitdaging is dus vormsterkte bekomen in het plaatwerk.
Montage Een eerste idee was aan de hand van een montagestuk en een standaard profiel het plaatwerk te bevestigen tegen het frame.
Zwaartekracht Het is de bedoeling dat de platen uit zichzelf aan het montagestuk blijven hangen dit door verankering en het nuttig gebruiken van de zwaartekracht.
Het montagestuk had teveel buigingen en volbracht zijn functie als handig hulpmiddel om het plaatwerk
te bevestigen absoluut nog niet. 19
Concretiseren
Het voorgaande montagestuk had nu het probleem dat er geen mogelijkheid was tot modulaire montage.
Concretiseren
daarom dat in plaat van in het midden nu een plaatje gelast wordt, zijn er 2 opstaand kanten.
Communicatie Voor het ontwerp van de behuizing van de plasmakop tekende ik eerst een exploded view volledig met de hand uit om dit snel te communiceren met mijn stagebegeleider. Gelukkig zijn we er tijdig bij gekomen dat
Het metalen U-profiel om de platen te bevestigen aan het montagestuk is behoorlijk overbodig als je weet dat het plaatwerk reeds minimaal uit 1mm dikte
20
op op deze exploded view nog niet gedacht was aan de de kabelrups die via de hoogteregeling op en neer moet bewegen. Dit probleem hebben we opgelost door bovenaan een gleuf aan te brengen in de kop.
bestaat en het metalen profiel een dikte heeft van 2mm. Wat dus op zich het verschil niet zal maken en zo een onderdeel minder is.
21
Concretiseren
Concretiseren
Eerste versie Het eerste montagesetuk dat ik in Inventor uitwerkte doorging reeds heel wat ontwerpstappen op papier. Nadat dit besproken werd in een vergadering is beslist om
aan de hand van de ontvouwing 2 prototypes te laten maken bij de firma Neyrinck in Ardooie. Deze beschikken over een lasersnijder. deze prototypes werden gesneden uit 4mm dik plaatstaal.
Tweede versie De tweede versie van het montagestuk werd aangepast zodanig de onderste plaat meer speling heeft om gemonteerd te kunnen worden. Ook enkele afmetingen
moesten aangepast worden wegens productie beperkingen bij Cerdi. Nadat dit stuk dan weer in een ontvouwing gemaakt is hebben we het deze keer laten plasmasnijden.
CAD Inventor Bij de uitwerking van het CAD model heb ik gekozen om met Autodesk Inventor 2010 te werken, dit omdat in Cerdi ook gewerkt wordt met dit tekenpakket. Inventor beschikt over een stevige basis aan tools
22
en features om deze opdracht tot een goed eind te brengen. Zeer handig is ook de sheet-metal mode in Inventor. Na enkele online tutorials te volgen was ik snel vertrouwd met het tekenpakket.
23
Concretiseren
Concretiseren
Plaatwerk Het plaatwerk is zodanig ontworpen dat de vormsterkte bepaald wordt door het aanbrengen van plooien in de vorm van een profiel. Zoals op de
figuur hierboven te zien is, hangt de behuizing op een bepaalde afstand van de grond. Dit is omdat de hoogteregeling van het frame bij minimale stand de grootste afmetingen van de behuizing vastlegd.
Deksel Achter/bovenaan de behuizing moet deze open kunnen voor onderhoudswerken. Er bevindt zich een automatische smeereenheid in de behuizing, deze moet om de 3 maand vervangen worden. Daarom is
Plasmakop Het eerste idee was om de kabelrups buiten de behuizing van de de plasmakop te laten lopen. Zo kan de behuizing van de plasmakop relatief klein gehouden
worden. Later bleek het toch een beter idee om deze toch in te werken in de behuizing om zich zo te onderscheiden van de concurrentie.
Exploded view Dit is een eerste exploded view van de plasmakop behuizing dat goedgekeurd was om te maken. Gelukkig hebben we tijdig gemerkt dat er geen ruimte voorzien was om de kabelrups te laten bewegen.
24
gekozen om de vorm te wijzigen zodanig het deksel meer vormsterkte kan krijgen door opstaande zijdes te maken. Bij een gebogen vorm gaat dit moeilijker.
Het is de bedoeling om wel verder te gaan met deze manier van bevestigen, de zijkanten worden gemonteerd tegen de omkasting, daarboven komt een beugel gemonteerd, dan de voorkant, dan de gebogen bovenzijde en uiteindelijk het deksel.
25
Concretiseren
Finaal concept Het finale concept is een combinatie van voorgaande concepten met het grootste verschil dat alle compo-
nenten ingewerkt zitten in de behuizing. Nadat de ontvouwingen van alle onderdelen zijn gemaakt. Zijn deze dan ook gemaakt.
27
Prototyping
Prototyping
Productie Testen Vanaf het eerste CAD-model vorm kreeg ben ik snel aan de slag gegaan in de werkplaats. Om op die manier ook beperkingen van het productieproces te begrijpen en te vermijden. Om zo sneller tot betere concepten te komen. Hierbij kreeg ik steeds hulp en ondersteuning door de arbeiders van Cerdi.
28
Plooibank De eerste beperkingen merkte ik bij de plooibank, namelijk 2 buigingen kort na elkaar kunnen niet op een deftige manier ingespannen worden op het plooi kaliber. Ook de beperking om hoeken kleiner dan 90° te buigen merkte ik vlug op.
Rollen Het rollen van de gebogen plaat wist ik dat dit het moeilijkste zou zijn. Dit omdat deze machines voor kleinere reeksen weinig parameters gelijk kunnen houden. Dit wil zeggen dat het moeilijk is om 2x hetzelfde stuk te reproduceren zonder al teveel afwijking te hebben. Lasersnijden Omdat in Cerdi enkel een ponsmachine aanwezig is
dat nog manueel CNC geprogrammeerd is hebben ze het snijden van het montagestuk uitbesteed. Plaatdikte Om te zorgen dat het uiteindelijke ontwerp niet overgedimensioneerd zou zijn heb ik ook met verschillende plaatdiktes geëxperimenteerd. Snel was het duidelijk dat de montagestukken (4mm dik) véél te zwaar waren. Ook het plaatwerk van 1.5mm dik leek me te zwaar maar dit kon ik pas echt zeker weten eens ik dit op schaal 1:1 zou testen.
29
Prototyping
Prototyping Bemerkingen Omdat nog niet gedacht was aan de behuizing bij het bouwen van deze machine zijn alle gaten om de montage stukken te bevestigen manueel geboord moeten worden en manueel draad getapt. Bij reproductie zou het de bedoeling zijn dat deze gaten bij het maken van de profielen van het frame ook industrieel aangebracht worden (CNC-frees). Om deze montagestukken goed gemonteerd te krijgen hebben we een kaliber geponst waar de gaten geboord moeten worden, zodanig het werk terplekke vlot kan verlopen.
Schaal 1:1 Ware grootte Eens het prototype schaal 1:1 verwezenlijkt was, is alles zeer snel gegaan. Een plaatdikte van 1mm is meer dan voldoende om stevigheid te garanderen. De montagestukken volstaan met 1.5mm dikte. Goedgekeurd Eens het prototype gemonteerd was op de echte
30
Technische tekeningen Technische tekeningen van alle onderdelen bevinden zich in bijlage.
machine en iedereen tevreden was is het ontwerp goedgekeurd om gemaakt te worden. Bevestiging Montagestukken worden bevestigd met bouten tegen het frame.
31
Prototyping
Prototyping
Prototype Poederlakken Het is de bedoeling dat de definitieve platen gepoederlakt worden helaas is het niet mogelijk om het prototype nog in poederlak te krijgen tegen de dealine. Dit omdat het oranje van Cerdi (RAL 2004) niet zo courant is. Hoekstuk Het hoekstuk zou een onderdeel zijn dat uit 3 gelaste plaatjes bestaat. Dit is eerder een complex stuk om in kleine reeks te maken.
32
Daarom heb ik voor het prototype gekozen om een gelamineerd model te maken uit glasvezel en polyester. Sticker Omdat de behuizing van de plasmakop reeds gelast is, is het onmogelijk om het logo van Cerdi te zeefdrukken. Daarom heb ik gekozen om voor het prototype een sticker te laten maken.
33
Besluit
Besluit
Ideal final result Integratie De ultieme oplossing voor een goede behuizing is namelijk geen behuizing. Het Frame van de machine zou zo moeten opgebouwd zijn dat alle componenten aan de binnenzijde bevestig zijn zodanig geen omkasting meer nodig is. Vormsterkte Doordat de behuizing en het frame zouden sa-
34
mensmelten kan gekozen worden om toch dikker plaatstaal te gebruiken voor het plaatwerk omdat dit dan een dubbele functie volbrengt. Afhankelijk van de oplage kan dan ook gekozen worden om dubbelgebogen platen te vormdrukken. Daardoor gaat het rendement van het plaatstaal in functie van de sterkte drastisch omhoog.
Realiteit Kostprijs Aangezien het niet de bedoeling is dat Cerdi in massaproductie gaat. Zijn productiemethoden als vormdrukken niet van toepassing. Ook instelkosten van machines kosten geld. Voor Cerdi is het ook handig dat het grootste deel van het werk intern kan gebeuren om de kost te drukken. Prototype Doordat de behuizing van de machine pas achteraf aan de machine te pas komt is de behuizing volledig losstaand van de machine.
Hoofdzakelijk wilt dit zeggen dat alle onderdelen aangepast zijn aan de huidige staat van de machine en dat dus niets geïntegreerd is. Ook op deze manier is het praktisch onmogelijk om de achterzijde (kabelgoot) van de machine van een behuizing te voorzien zonder de beugel van de kabelgoot aan te passen. Wat anders Indien het mogelijk was om de machine dusdanig aan te passen had ik de verstevigingsribben van het frame gewijzigd dat het montagestuk hierin geïntegreerd zou zijn. Hetzelfde met de beugel van de kabelgoot.
35
Besluit
Besluit
Resultaat Ervaring Na deze stage kan ik wel zeggen dat ik veel bijgeleerd heb over de verwerking van plaatstaal. Ook bemerk ik dat het school mij goed geholpen heeft tijdens de opleiding om alle softwarepakketten te beheersen. Waardoor het snel gaat om ideeën te concretiseren en visualiseren.
Modulair Het resultaat bestaat uit modulaire platen die op een intelligente wijze gemonteerd worden. Een behuizing voor de plasmakop waarbij alle componenten weggewerkt zijn. Prototype Deze thesis ging hoofdzakelijk over de behuizing voor een prototype van de machine. Het was mogelijk dat de machine nog zou veranderen gedurende mijn stage. Spijtig genoeg is de machine zodanig gewijzigd in de
36
laatste weken dat het ontwerp van deze behuizing enkel van toepassing zal zijn op het prototype. Doch maakte ik een aanzet hoe bij de nieuwe machine een behuizing er zou kunnen uitzien. (zie bijlage)
Netwerk Tijdens deze stage stond ik vaak te kijken hoeveel dingen er uitbesteed worden. Ook hier heb ik veel bijgeleerd over bepaalde criteria waarom je zou samenwerken met een firma.
Multitasken Tijdens mijn eindstage heb ik ook niet enkel voor mijn eindproject gewerkt maar heb ik ook tussendoor verschillende andere werkjes gedaan, hoofdzakelijk het visualiseren van nieuwe, conceptuele of reeds bestaande toestellen van Cerdi. (zie bijlage)
37
Bijlagen
Bijlagen Aanzet nieuw ontwerp
39
Autobox
40
Lastafel
41
Rolbaan
42
Powercube
43
Technische tekeningen
44
39
Besluit
Nieuw ontwerp Vormgeving Dit nieuwe ontwerp is er gekomen omdat de brug van de nieuwe kronos naast het bed loopt en niet meer erboven als vroeger.
Montage Het is nog steeds de bedoeling dat de montage volgens hetzelfde principe gebeurt als in de thesis.
Geen gekromde vlakken meer, dit om de simpele reden dat dan niets meer extern moet gedaan worden. Dit wilt zeggen dat de volledige behuizing gesneden, geponst, gebogen kan worden.
Al zou ik voor de plasmakop proberen lassen te vermijden. De ervaring leert dat dit veel afwerking vraagt, dus zowel tijd als kostprijs. In de toekomst zou ik deze behuizing volledig assembleren met klinknagels.
41
Bijlagen
Autobox Opdracht Nieuwe layout en grafiek bedenken voor de laspost Autobox. De knoppen en aansluitingen moeten wel nog steeds op de zelfde plaats blijven.
42
Bijlagen
Lastafel Opdracht Aan de hand van een snelle krabbel op papier het concept voor een lastafel van Cerdi visualiseren.
43
Bijlagen
Rolbaan Opdracht Visualiseren van een reeds geproduceerde machine. Deze machine is behoorlijk groot dus ook hier moest ik rekeningen mee houden bij het visualiseren dat het geen klein voorwerp werd.
44
Bijlagen
Powercube Opdracht Visualiseren van de powercube. Dit is een nieuw toestel dat Cerdi onder de naam Dimex op de markt wilt brengen. Een voeding dat zeer grote stroom kan leveren.
45
Date
Plaatdikte: 1mm
Plaatdikte: 1mm
Checked by
Approved by
Date
26/05/2011
Wannes
46
Date
Nieuw_Rechte_plaat
Edition
Sheet
1/1
47 PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
Designed by
Sheet
Approved by Checked by Designed by
1498
13,1
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
17,1
11,3
337
26,3
1496
330
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
AB= 151.2mm CB= 107.6mm DE= 140.6mm
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
50 R2 B
30/05/2011
A
88,6
Wannes
° 90
,6 3 4
Date
E
90°
° 90
19
26
28
99,6 ,6 43
15
D
° 135 C
70
° 90
135 °
Edition
Bijlagen
Gebogen_plaat_met kantje
Bijlagen
1/1
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
560
320
13
Wannes
Designed by
Wannes
Designed by
24,4
69,3
13
48
361 Checked by
Approved by
Approved by
457
70
405
Checked by
731 30
33°
200 Date
1/1
Sheet
1/1
Sheet
Bijlagen
Edition
15/06/2011
Date
Edition
15/06/2011
Date
Plaatdikte: 1.5mm
Date
Plaatdikte: 1.5mm
Bijlagen
49
67
11,7
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
130
70 230
23,7
23
R4 0
59,1
23,7
Checked by
234
35
Approved by
941,0
367
50 Wannes
Designed by
299,0
Checked by
Plaatdikte: 1.5mm
474
Approved by
22,4
64
303 Date
Date
Montagestuk PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
Wannes
Designed by
483
19
160
51,7
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
52,2
Plaatdikte: 1.5mm
50 R2
3 79
50 R2 174,4
1/1
Sheet
1/1
Sheet
Bijlagen
Edition
15/06/2011
Date
Edition
11/05/2011
Date
Bijlagen
25,4
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
51
469
120
10
190
170
760
910
900
11,54° Wannes
Designed by
750
Wannes
Designed by
Checked by
Checked by
0 R15
475 Approved by
Date
1/1
Sheet
1/1
Sheet
Bijlagen
Edition
15/06/2011
Date
Edition
15/06/2011
Date
Plaatdikte: 1.5mm
0 R15
Date
Plaatdikte: 1.5mm
Approved by
325
52
475
11,54°
320
Bijlagen
53
325
75
325
Bijlagen
55
KRONOS 820
Dit project gaat over het ontwerp voor de behuizing van een plasmasnijtafel. Een product van Cerdi die zich nog een prototype fase bevindt. WANNES VAN ISACKER
